淺論烏司他丁的腦保護機制及臨床應用

劉文良，劉丹彥

（重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院麻醉科，重慶 400016）

淺論烏司他丁的腦保護機制及臨床應用

劉文良，劉丹彥

（重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院麻醉科，重慶 400016）

烏司他丁是從人的尿液中分離出來的純化的胰蛋白酶抑制劑。此藥具有抑制多種蛋白、糖和脂類水解酶的活性，減少炎性介質(zhì)的過度釋放，清除氧自由基，緩解細胞內(nèi)鈣超載，改善微循環(huán)與組織灌注的作用。為此，該研究主要探討了烏司他丁的腦保護機制和臨床應用，以便為烏司他丁的臨床應用提供參考。

烏司他??；腦缺血性疾??；腦保護機制；臨床應用

腦缺血性疾病、腦外傷、手術(shù)創(chuàng)傷、感染、中毒等因素均可引起人體內(nèi)大量細胞因子和炎性介質(zhì)的釋放，而這些細胞因子和炎性介質(zhì)會對患者的腦功能造成較大的損害。烏司他丁(ulinastatin,UTI)作為一種蛋白酶抑制劑，具有抑制多種蛋白、酶、糖和脂類水解的活性，減輕炎性因子過度釋放的作用。有研究表明，烏司他丁具有腦保護作用，其對由各種原因引起的腦損傷均有很好的臨床療效。為了進一步探討烏司他丁的藥理作用，筆者對烏司他丁的腦保護機制和臨床應用進行分析研究，以便為烏司他丁的臨床應用提供參考。

1 烏司他丁的腦保護機制

1.1 烏司他丁可減少少突膠質(zhì)細胞的死亡

少突膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘的組成部分。此細胞包繞軸突并形成絕緣的髓鞘結(jié)構(gòu)，具有協(xié)助電信號的跳躍式傳遞、維持和保護神經(jīng)元正常功能的作用。多種神經(jīng)疾病患者及急性腦缺血性疾病患者的少突膠質(zhì)細胞易受到損傷，從而嚴重地影響其有髓中樞神經(jīng)電信號的傳導，使其出現(xiàn)潛在神經(jīng)認知功能下降的情況。在實驗性自身免疫性腦脊髓炎大鼠的大腦中，其少突膠質(zhì)細胞的數(shù)量明顯下降。用烏司他丁對此大鼠進行治療，其神經(jīng)生長因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達可明顯增加，從而減少其神經(jīng)系統(tǒng)少突膠質(zhì)細胞的死亡，減輕其神經(jīng)傳導功能受損的程度[1]。

1.2 烏司他丁可減少S100β蛋白的生成

S100β蛋白是由活化的星形膠質(zhì)細胞分泌的一種鈣結(jié)合蛋白。此蛋白是S100家族在腦內(nèi)蛋白的主要成員。此蛋白最具表達力和活力，是反映患者腦損傷程度的特異性蛋白之一。腦損傷患者腦內(nèi)S100β蛋白的濃度若較低，其腦神經(jīng)元的存活率會明顯升高。高濃度的S100β蛋白具有毒性作用，可誘導腦損傷患者腦神經(jīng)元的死亡。在膿毒血癥腦損傷的動物模型中，其大腦組織中S100β蛋白的基因表達上調(diào)[2]，使其受損的星形膠質(zhì)細胞釋放S100β蛋白，從而增加S100β蛋白進入到其腦脊液中的數(shù)量，并透過血腦屏障進入到其血液中，進而升高其血清中S100β蛋白的濃度。有研究表明，使用大劑量的烏司他丁對A型主動脈夾層患者進行治療，可明顯降低其體內(nèi)S100β蛋白的濃度和腦神經(jīng)元中特異性烯醇化酶的水平[3]。劉世樂等人[4]的研究表明，在術(shù)前為進行幕上腫瘤切除術(shù)的患者預防性地輸注烏司他丁與在術(shù)中為其持續(xù)輸注烏司他丁，均可降低其血清中S100β蛋白的濃度，從而減輕其腦組織損傷的程度。

1.3 烏司他丁可維持血腦屏障的完整性

患者在發(fā)生腦損傷時，其大腦內(nèi)的星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞在受刺激后會生成基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase -9，MMP-9)。MMP-9是活性依賴于鋅離子和鈣離子的一類蛋白水解酶。MMP-9可降解IV型膠原蛋白、V型膠原蛋白、VII型膠原蛋白和X型膠原蛋白?；罨蟮腗MP-9可降解腦微血管基底膜及血管內(nèi)皮細胞間的緊密連接，從而增高血腦屏障(Blood-brain barrier, BBB)的通透性，使患者發(fā)生繼發(fā)性腦水腫和腦出血。被敲除MMP-9基因的新生大鼠，其大腦內(nèi)小膠質(zhì)細胞激活的明硅會明顯減少，為其建立腦梗死模型后其腦白質(zhì)損傷的程度明顯減弱，其腦梗死的面積明顯縮小[5]。有研究表明，烏司他丁可抑制腦梗死大鼠大腦的缺血再灌注，降低其腦組織中MMP-9的活性，從而減輕再灌注損傷對其BBB通透性的破壞[6]。相關(guān)的研究表明，對全腦缺血再灌注損傷大鼠，應用MRI評價烏司他丁對其血腦屏障通透性的影響能夠發(fā)現(xiàn)烏司他丁可明顯降低其腦組織中MMP-9的活性，減輕再灌注損傷對其BBB通透性的破壞[7]

1.4 烏司他丁可調(diào)節(jié)花生四烯酸的限速酶

患者在發(fā)生腦損傷時會激活其體內(nèi)的磷脂酶A2，并能催化膜磷脂A2生成花生四烯酸，使環(huán)氧合酶(COX) 催化花生四烯酸生成前列環(huán)素 (PGl2)、血栓素A2(TXA2) 和白三烯等炎性介質(zhì)。TXA2是一種很強的縮血管物質(zhì)?；颊咴诎l(fā)生腦損傷時，其體內(nèi)TXA2的水平會升高。COX是催化反應的關(guān)鍵性限速酶。COX包括同工酶COX-1和COX-2?；颊咴诎l(fā)生炎癥時，其COX-1的水平不會明顯升高，而其腦組織中COX-2的生成明顯增多，使COX-2的代謝產(chǎn)物（包括TXA2）明顯增加，其TXA2/PGI2比值也會相應地出現(xiàn)增高，導致血小板和中性粒細胞均粘附在其腦血管的內(nèi)皮細胞上，改變其血管的通透性，加重其腦水腫的癥狀。同時，這些炎性介質(zhì)也會催化前列腺PGG2轉(zhuǎn)變?yōu)镻GH2，增加患者體內(nèi)氧自由基的生成量，導致其腦組織發(fā)生損傷。有研究表明，烏司他丁能降低腦損傷患者腦內(nèi)TXA2的水平。相關(guān)的動物實驗結(jié)果證實，烏司他丁能抑制小膠質(zhì)細胞COX-2的表達，起到保護腦組織的作用[8]。

1.5 烏司他丁可抑制TLR4—NF-κB的通路

跨膜受體家族中的Toll 樣受體4 (Toll—like receptor 4，TLR4)可參與多種炎癥的發(fā)生過程。TLR4胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導最重要的下游通路是核因子-κB（NUClear factor kappa B，NF-κB）。在靜息狀態(tài)，TLR4主要存在于小膠質(zhì)細胞核星形膠質(zhì)細胞的細胞質(zhì)中。此物質(zhì)在被激活后可移位至細胞核并與細胞核內(nèi)的DNA相結(jié)合，從而激活一系列的基因表達，促進誘導型氧化亞氮合酶(iNOS)、環(huán)氧化酶-2(COX-2)等多種酶類的基因表達[9]。這些基因表達可導致包括IL-1、IL-6、IL-8、TNF-a等多種炎癥因子出現(xiàn)瀑布式的釋放，使患者發(fā)生繼發(fā)性腦損害?；颊咴诎l(fā)生腦損傷后，TLR4會激活其NF-KB的通路。有研究表明，發(fā)生TLR4功能缺陷的小鼠，其IL-1、MMP-9、iNOs等基因的表達下降，從而減弱其脂質(zhì)的過氧化反應，減少其腦梗死的面積[10]。應激性損傷可增加小鼠腦組織中COX-2和iNOs的活性。而存在TLR4功能缺陷小鼠的腦組織在發(fā)生應激損傷時，其體內(nèi)C0X-2、iNOs的活性降低，從而可減小其腦梗死的面積。TLR4基因被敲除的小鼠，在發(fā)生腦缺血后其海馬神經(jīng)元的死亡量可明顯減少，從而降低其體內(nèi)NF-KB被激活的數(shù)量[11]。在腦缺血再灌注損傷的大鼠中，使用烏司他丁進行治療的大鼠其體內(nèi)TLR4的表達水平會顯著降低，同時其體內(nèi)IL-1β、TNF-α及核因子-κB等促炎性細胞因子的表達也受到抑制[12]。對接受心肺復蘇后的腦損傷大鼠使用烏司他丁進行后續(xù)治療，能顯著抑制其TLR4信號通路，減輕復蘇后其體內(nèi)的炎癥反應，改善其神經(jīng)功能[13]。

1.6 烏司他丁可下調(diào)高遷移率族蛋白

患者在發(fā)生腦缺血再灌注后，其受到損傷和發(fā)生壞死的神經(jīng)元胞核中的高遷移率族蛋白HMGB1會出現(xiàn)明顯的變化。進行biaod動物實驗的結(jié)果證實，大鼠在發(fā)生腦缺血再灌注損傷后的3 h，其腦損傷半暗帶區(qū)HMGB1的表達會明顯升高。在受到損傷的10h時和70 h時，患者腦損傷半暗帶區(qū)HMGB1可呈現(xiàn)出兩個顯著表達的高峰[14]。HMGB1從受損的腦細胞核轉(zhuǎn)移至胞漿后會再釋放至細胞外，刺激單核細胞釋放TNF、IL-1α、IL-1β、IL-6、 IL-8等物質(zhì)，同時刺激中性粒細胞分泌出TNF、 IL-1、IL-8等物質(zhì)。Koga Y等人的研究表明，大鼠在發(fā)生腦缺血再灌注后，使用烏司他丁對其進行治療可明顯減少其腦組織和血漿中HMGB 1、細胞間粘附分子- 1（ICAM - 1）等后續(xù)炎性介質(zhì)的釋放[15]。

2 烏司他丁的臨床應用

COX包括同工酶COX-1和COX-2。在發(fā)生腦損傷時，患者體內(nèi)COX-1的水平升高不明顯，但其COX-2的表達會明顯增加。另外，COX-2可誘導炎性介質(zhì)IL-1、IL-6、IL-8、TNF等炎性因子的合成，而這些炎性因子又會反過來誘導COX-2發(fā)生過度表達，增加TXA2等代謝產(chǎn)物的數(shù)量，改變血管的通透性，加重腦水腫的癥狀。烏司他丁能抑制腦損傷患者體內(nèi)小膠質(zhì)細胞COX-2的表達，降低其體內(nèi)TXA2的水平，并能通過抑制其體內(nèi)COX-2的表達來減少其體內(nèi)TXA2的生成，從而起到腦保護的作用。

2.1 烏司他丁可提高老年患者術(shù)后的認知功能

老年患者在接受手術(shù)治療后，極易因生理因素和心理因素發(fā)生術(shù)后認知功能障礙（POCD）。POCD包括：定向、思維、記憶、注意力、自知力等認知功能的改變。有研究表明，進行介入治療的老年缺血性腦血管病患者或進行髖部骨折手術(shù)治療的老年患者在手術(shù)后使用烏司他丁進行治療，可明顯提高其術(shù)后的認知功能[16，17]。

2.2 烏司他丁可改善顱腦損傷患者的預后

王宏綱等人的研究表明，對高血壓合并腦橋出血的患者使用烏司他丁進行輔助治療，在一周后其血清中S100β蛋白、MMP-9和PTX-3的水平均顯著降低，從而明顯改善其預后[18]。蔡春雨等人[19]的研究表明，對重癥顱腦傷患者使用烏司他丁進行輔助治療，在第1天～第3天內(nèi)其腦血流的參數(shù)、血清神經(jīng)功能等相關(guān)指標均明顯改善，其體內(nèi)致炎因子及抗炎因子的水平均明顯降低。蔡金芳等人的研究表明，用烏司他丁對重癥顱腦傷合并多臟器功能障礙患者進行治療, 從第3天起其體內(nèi)TNF-ɑ、IL-1、IL-6和CRP的水平均明顯下降,其MODS的發(fā)生率和死亡率均明顯降低[20]。

2.3 烏司他丁在體外循環(huán)中對腦組織的保護作用

體外循環(huán)會導致腦損傷患者腦血流的自主調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)不同程度的喪失，而且在進行手術(shù)的過程中其腦部的血液灌注流量不足、血栓、全身炎癥反應等因素均可加重損傷的程度。因此，在進行手術(shù)的過程中，為腦損傷患者靜脈泵入烏司他丁，可明顯提高其體內(nèi)S100β蛋白和神經(jīng)元特異性烯醇化酶的水平，降低其體內(nèi) TNF-α、IL-6的水平，從而降低其術(shù)后的炎性反應，起到腦保護的作用[21-23]。

綜上所述，烏司他丁的腦保護機制是通過多種途徑來發(fā)揮作用的，其中抑制患者機體對炎癥的過度反應是關(guān)鍵。但是，用烏司他丁對腦損傷患者進行腦保護的最佳劑量、治療周期和遠期療效尚不明確。另外，烏司他丁是否存在劑量依賴性及超劑量使用不安全性情況也需要在今后進行深入地研究。

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The effect of ulinastatin on cerebral protection mechanism and clinical application

Liu Wenliang Liu Danyan
（Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing ,400016）

∶ Ulinastatin is a kind of purified trypsin inhibitors separated for human urine. Ulinastatin have effects of inducing activity of various proteins, glucose,lipolytic enzyme, reducing inflammatory medium excessive release, scavenging oxygen free radicals, remitting intracellular calcium overload, improving microcirculation and tissue perfusion. Therefore, this study for research the effect of ulinastatin on cerebral protection mechanism and clinical application, provide reference of clinical effect of ulinastatin.

R917

A

2095-7629-（2017）7-0121-03